張杰，黃偉，吳琛，李玲芳

(云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011)

云南電網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)案例分析

張杰，黃偉，吳琛，李玲芳

(云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011)

介紹多次云南電網(wǎng)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事件的原因，發(fā)現(xiàn)暴露的問題，并在風(fēng)電并網(wǎng)、風(fēng)電運(yùn)行、事件調(diào)查等方面提出了相關(guān)的措施。對(duì)有效防止風(fēng)電機(jī)組大規(guī)模脫網(wǎng)、提高風(fēng)電運(yùn)行的穩(wěn)定性等方面具有較好的指導(dǎo)意義。

風(fēng)電場(chǎng)；風(fēng)電機(jī)組；脫網(wǎng)

0 前言

云南電網(wǎng)新能源尤其是風(fēng)電發(fā)展非常快，截至2014年初，云南風(fēng)電裝機(jī)已超過2 000 MW，幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行管理存在各種問題。為了緩解風(fēng)機(jī)大規(guī)模脫網(wǎng)對(duì)局部電網(wǎng)運(yùn)行帶來的影響，同時(shí)便于多了解風(fēng)電運(yùn)行的各種技術(shù)、管理問題，提出對(duì)風(fēng)電運(yùn)行統(tǒng)一的規(guī)范化要求，云南中調(diào)逐步加強(qiáng)對(duì)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事件的調(diào)查，涉及到電氣原因脫網(wǎng)的情況，不查清問題不允許并網(wǎng)。在不斷深入介入各次風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事件調(diào)查的過程中，云南中調(diào)也提出了若干有效的防止風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的措施。

1 歷次風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)時(shí)事件

1)某110 kV洱鄧Ⅱ回線故障跳閘，線路重合成功，導(dǎo)致周邊四個(gè)風(fēng)電場(chǎng)若干臺(tái)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。原因分析：三個(gè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)低電壓穿越功能未經(jīng)實(shí)驗(yàn)，不具備投入運(yùn)行條件，導(dǎo)致全部運(yùn)行風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。另一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)低電壓穿越功能已經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)并投入運(yùn)行，但由于實(shí)驗(yàn)確認(rèn)是在平原地區(qū)進(jìn)行的，使高原地區(qū)風(fēng)機(jī)仍有部分不能滿足20%額定電壓持續(xù)運(yùn)行625 ms的要求。

本次事件后，加強(qiáng)了風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求，在風(fēng)電并網(wǎng)投產(chǎn)前就要求具備低電壓穿越能力，否則不予并網(wǎng)。

2)電網(wǎng)的倒閘操作為常規(guī)性操作，引起電網(wǎng)電壓小幅度變化。但大理地區(qū)脫網(wǎng)風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)Vector surge(矢量波動(dòng))保護(hù)設(shè)定值范圍過小，主控系統(tǒng)誤動(dòng)作，導(dǎo)致脫網(wǎng)。原因分析：Vector Suger故障保護(hù)適用于鼠籠式異步電機(jī)，對(duì)帶有變流器的雙饋異步電機(jī)的風(fēng)機(jī)不需要設(shè)置該保護(hù)值，即多余的保護(hù)誤動(dòng)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。

3)某110 kV線遭雷擊故障跳閘導(dǎo)致相關(guān)風(fēng)電場(chǎng)33臺(tái)機(jī)組均脫網(wǎng)停機(jī)。下圖中，紅線為規(guī)范要求的風(fēng)機(jī)切除曲線，在紅線上方，不允許風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)；在紅線下方，允許風(fēng)電機(jī)組從電網(wǎng)切除。圖中藍(lán)線為本次電壓波動(dòng)曲線 (C相)。在72 ms處，對(duì)側(cè)斷路器已經(jīng)跳閘，由于風(fēng)機(jī)未脫網(wǎng)，使C相電壓由23%又上升到50%，此后1 000 ms內(nèi)，由50%緩慢下降至0，超過了低電壓穿越曲線允許的范圍，故風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。從圖中可見，風(fēng)機(jī)在低電壓穿越過程中仍提供了1s左右的電壓支撐。

原因分析：110 kV線路重合閘時(shí)間超過風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越的允許范圍。

4)某地區(qū)地震某風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組箱變短路接地，引起35 kV電壓波動(dòng)，使風(fēng)機(jī)側(cè)690 V電壓低于20%，超出低穿的國(guó)標(biāo)范圍，風(fēng)機(jī)變流器判定脫網(wǎng)，全場(chǎng)風(fēng)機(jī)解列。本次事件發(fā)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)電壓超出國(guó)標(biāo)范圍且不在低穿區(qū)域時(shí)仍啟動(dòng)電網(wǎng)電壓、頻率檢測(cè)功能，導(dǎo)致出現(xiàn)電網(wǎng)低頻的誤判定，以及風(fēng)機(jī)主控波形不能實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在SCADA系統(tǒng)中，UPS性能不足影響故障分析數(shù)據(jù)紀(jì)錄等方面的問題。

5)某風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)因三相電流不平衡，其兩相電流的不平衡度超過了其定值100 A，導(dǎo)致全場(chǎng)58臺(tái)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。本次事件發(fā)現(xiàn)了SVG未及時(shí)投運(yùn)、全場(chǎng)GPS對(duì)時(shí)未統(tǒng)一、風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)故障報(bào)文時(shí)序性差等問題。

6)某風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)箱變高壓側(cè)B相電纜終端頭擊穿，導(dǎo)致本線路35 kV斷路器跳閘，對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)，同時(shí)非故障線路有8臺(tái)風(fēng)機(jī)也脫網(wǎng)。原因分析：是由于脫網(wǎng)風(fēng)機(jī)的軟件控制版本不同，對(duì)應(yīng)IGBT的過壓保護(hù)閥值不同。脫網(wǎng)風(fēng)機(jī)在低電壓穿越時(shí)直流母線上電壓超過了IGBT的過壓保護(hù)閾值1 340 V，其他未脫網(wǎng)風(fēng)機(jī)該值設(shè)置為1 440 V。同樣的問題也出現(xiàn)在大理、版納的兩個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，均是由于設(shè)備生產(chǎn)廠家現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員漏升級(jí)設(shè)備所致。本次事件還發(fā)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)因電氣類故障不應(yīng)自啟動(dòng)的問題。

7)某風(fēng)電場(chǎng)在主網(wǎng)電壓出現(xiàn)小范圍的變化時(shí)，7臺(tái)風(fēng)機(jī)未成功實(shí)現(xiàn)低電壓穿越而脫網(wǎng)停機(jī)。原因分析：是由于脫網(wǎng)風(fēng)機(jī)的低電壓穿越參數(shù)設(shè)置不對(duì)，其低電壓脫機(jī)的門檻值設(shè)置高于南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，延時(shí)短于南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。這是由于不同技術(shù)人員設(shè)置參數(shù)有差異造成的。

8)某風(fēng)電場(chǎng)同樣在主網(wǎng)電壓出現(xiàn)小范圍不平衡的變化時(shí)，24臺(tái)風(fēng)機(jī)因變頻器 “電網(wǎng)電流不平衡的判定系數(shù)”參數(shù)設(shè)置存在問題，導(dǎo)致機(jī)組脫網(wǎng)。細(xì)致的分析還表明，該風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)對(duì)不平衡電流、電壓的判據(jù)有缺陷，在較小功率的運(yùn)行方式下，容易因極小的不平衡電流導(dǎo)致停機(jī)脫網(wǎng)。本次事件同樣存在風(fēng)電場(chǎng)對(duì)相關(guān)定值的管理不規(guī)范的問題。

2 問題分析

2.1 技術(shù)問題

1)因低電壓穿越功能未做試驗(yàn)且沒有投入而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)大規(guī)模脫網(wǎng)；

2)因多余的保護(hù)誤動(dòng)作導(dǎo)致風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)；

3)因IGBT軟件版本未更新，不滿足低電壓穿越要求脫網(wǎng)；

4)因UPS、蓄電池電壓不足影響機(jī)組低穿能力，機(jī)組脫網(wǎng)；

5)因影響低穿能力的相關(guān)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，機(jī)組脫網(wǎng)；

6)因低頻保護(hù)動(dòng)作及風(fēng)機(jī)不平衡電流越限脫網(wǎng)。

2.2 管理及技術(shù)儲(chǔ)備方面的問題

這些事件均暴露出風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)值人員對(duì)風(fēng)電運(yùn)行的管理出現(xiàn)問題。

2.3 在風(fēng)電脫網(wǎng)事件調(diào)查中出現(xiàn)的問題

1)監(jiān)控或風(fēng)機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)或報(bào)文的時(shí)間與故障時(shí)間不一致；

2)監(jiān)控或風(fēng)機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)或報(bào)文時(shí)序邏輯混亂，無法準(zhǔn)確判斷風(fēng)機(jī)的真正脫網(wǎng)原因，對(duì)低電壓能力也無法準(zhǔn)確評(píng)估；

3)監(jiān)控或風(fēng)機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)或報(bào)文、實(shí)際電壓值、進(jìn)入低穿到風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)實(shí)際延時(shí)時(shí)間無法準(zhǔn)確提供；

4)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)原因眾多，除了低穿外還有三相不平衡、ups異常、變頻器控制等原因引起脫網(wǎng)，分析的難度較大；

5)針對(duì)調(diào)查結(jié)果，具體改進(jìn)措施、時(shí)間進(jìn)度、閉環(huán)管理不明確。

3 風(fēng)電管理改進(jìn)措施

1)新投產(chǎn)風(fēng)電、光伏等新能源電廠，應(yīng)在商業(yè)化運(yùn)行前落實(shí)新投電場(chǎng)低電壓穿越功能并向相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)報(bào)送檢測(cè)證書及報(bào)告，確保低電壓穿越功能滿足相關(guān)要求并隨風(fēng)機(jī)可靠投運(yùn)；

2)新投產(chǎn)風(fēng)電、光伏等新能源電廠，應(yīng)在并網(wǎng)投產(chǎn)前上報(bào)無功補(bǔ)償配置及運(yùn)行策略等方面的資料。根據(jù)相關(guān)調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)的無功電壓曲線及時(shí)投退無功補(bǔ)償裝置；

3)新投產(chǎn)風(fēng)電場(chǎng)，應(yīng)在并網(wǎng)投產(chǎn)前上報(bào)自并網(wǎng)功能等方面的資料。風(fēng)電機(jī)組因安自裝置、頻率、電壓、電流、有功、無功等電氣保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)的不允許自啟動(dòng)并網(wǎng)，對(duì)應(yīng)自啟動(dòng)并網(wǎng)功能應(yīng)予以退出；

4)新投產(chǎn)風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)在并網(wǎng)投產(chǎn)前上報(bào)涉及低電壓穿越能力的控制系統(tǒng)軟件版本，若發(fā)現(xiàn)有不滿足的情況，電廠應(yīng)盡快在投產(chǎn)前安排廠家完成軟件版本的升級(jí)改造工作；

5)新投產(chǎn)風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)在并網(wǎng)投產(chǎn)前上報(bào)每一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組涉及低電壓穿越能力的參數(shù)，檢查參數(shù)是否滿足低電壓穿越要求，若有不滿足的參數(shù)，電廠應(yīng)盡快在投產(chǎn)前安排廠家完成參數(shù)更新。

6)各級(jí)調(diào)度應(yīng)將風(fēng)電場(chǎng)、光伏電場(chǎng)的低電壓穿越能力要求納入并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議中，強(qiáng)化風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組、光伏電場(chǎng)的低電壓穿越功能投運(yùn)工作，落實(shí)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組、光伏電場(chǎng)的低電壓穿越能力。

7)各并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)電場(chǎng)、光伏電場(chǎng)應(yīng)全面落實(shí)低電壓穿越能力，確保低電壓穿越功能開放：

a.對(duì)于具備低電壓穿越功能且已經(jīng)過的檢測(cè)認(rèn)證的新能源電場(chǎng)，由電場(chǎng)向相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)報(bào)檢測(cè)認(rèn)證證書后，經(jīng)新設(shè)備投運(yùn)申請(qǐng)流程及時(shí)投入低電壓穿越功能。

b.對(duì)于具備低電壓穿越功能但未經(jīng)過檢測(cè)認(rèn)證的電場(chǎng)，電場(chǎng)應(yīng)向相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)報(bào)送低電壓穿越能力承諾書，經(jīng)新設(shè)備投運(yùn)申請(qǐng)流程及時(shí)投入低電壓穿越功能。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)取得檢測(cè)認(rèn)證證書后，及時(shí)報(bào)相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)備案。

c.對(duì)于具備低電壓穿越功能且報(bào)送了檢測(cè)認(rèn)證證書或低電壓穿越能力承諾書的電場(chǎng)，若運(yùn)行中或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其實(shí)際低電壓穿越能力不滿足要求的，應(yīng)解網(wǎng)整改。

8)新能源電場(chǎng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)梳理本電場(chǎng)是否滿足要求，對(duì)存在的問題及時(shí)進(jìn)行整改。

9)各新能源電場(chǎng)在正常運(yùn)行或緊急狀態(tài)下，應(yīng)能提供必要的動(dòng)態(tài)無功支持，即各電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置應(yīng)可靠投入運(yùn)行，并根據(jù)規(guī)范中的電壓控制要求，及時(shí)投退固定無功補(bǔ)償裝置。

9)完善新能源電廠二次系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備、功能的配置，未達(dá)規(guī)范中二次系統(tǒng)要求的電廠，應(yīng)制定計(jì)劃并與調(diào)度相關(guān)專業(yè)聯(lián)系，盡快落實(shí)以滿足規(guī)范要求。

10)各新能源電場(chǎng)故障脫網(wǎng)后不得自動(dòng)并網(wǎng)，須經(jīng)過電網(wǎng)調(diào)度部門許可后方能并網(wǎng)。

11)各新能源電廠應(yīng)加強(qiáng)發(fā)電側(cè)管理，規(guī)范棄風(fēng)計(jì)算與相關(guān)信息上報(bào)，提高電廠功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。配合自動(dòng)化專業(yè)，按相關(guān)要求完成電廠實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和功率預(yù)測(cè)信息接入省調(diào)的工作。

12)新能源電廠應(yīng)注意場(chǎng)內(nèi)相關(guān)電纜頭、風(fēng)機(jī)設(shè)備、斷路器、UPS、蓄電池等相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，可在汛期風(fēng)小時(shí)開展較大范圍的維護(hù)和定檢工作。

13)鼓勵(lì)新能源電廠開展匯集系統(tǒng)電能質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、匯入地區(qū)電網(wǎng)特性研究、保護(hù)整定配合等方面的研究，不滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的，應(yīng)采取措施予以及時(shí)治理。

4 結(jié)束語

綜上所述，各新能源電廠應(yīng)積極與廠家合作，充分了解新能源機(jī)組控制系統(tǒng)、控制邏輯、功能實(shí)現(xiàn)、告警輸出等方面的情況，盡量減少因控制系統(tǒng)冗余功能造成的脫網(wǎng)停機(jī)事件。

[1] 南方電網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范 [S].2011.

[2] 南方電網(wǎng)光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范 [S].2014.

[3] 風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力一致性評(píng)估方法 [Z].國(guó)家風(fēng)電技術(shù)與檢測(cè)研究中心，2011.

Analysis on Many Cases of Wind Turbine Off-network in Yunnan Power Grid

ZHANG Jie，HUANG Wei，WU Chen，LI Lingfang
(Yunnan Electric Power Dispatching Center，Kunming 650011)

This paper summarizes the reasons of many off-network cases，finds the exposed problems，and puts forward the relevant measures in the integration and operation and incident investigation of wind power.The better instruction significance is apparent to effectively prevent the large-scale off grid of wind turbines，and improve the operation stability of wind power.

the wind field；wind turbine；off network

TM76

B

1006-7345(2014)05-0118-03

2014-07-02

張杰 (1978)，男，工程師，工學(xué)碩士，云南電力調(diào)度控制中心，主要從事電力系統(tǒng)分析與控制 (e-mail)jimhorse1978＠163.com。

黃偉 (1979)，男，工程師，工學(xué)博士，云南電力調(diào)度控制中心，主要從事電力系統(tǒng)分析與控制。

吳琛 (1974)，女，高工，學(xué)士，云南電力調(diào)度控制中心，主要從事電力系統(tǒng)運(yùn)行分析與控制的管理工作。